JPS6057703B2 - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

半導体装置及びその製造方法

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JPS6057703B2
JPS6057703B2 JP16858380A JP16858380A JPS6057703B2 JP S6057703 B2 JPS6057703 B2 JP S6057703B2 JP 16858380 A JP16858380 A JP 16858380A JP 16858380 A JP16858380 A JP 16858380A JP S6057703 B2 JPS6057703 B2 JP S6057703B2
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洋 岩井
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Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Description

【発明の詳細な説明】 この発明は半導体装置及びその製造方法に係り、特にM
OSLI(MetalOxideSemicon−du
ctor−レrgeScaleIntegratedc
ircuit)の素子間分離技術の改良に関する。
従来、MOSLSIの素子分離法として所謂選択酸化法
が一般に用いられてきたが、集積度が高くなるにつれて
種々の欠点が生じてきた。
以下、この欠点について第1図を参照して説明する。
同図は、シリコン基板(例えばp型、方位:(100)
)1に酸化膜2を成長させ、窒化膜3を堆積し、パター
ニングしてフィールド部に不純物を添加し反転防止領域
4を形成した後、フィールド酸化を行いフィールド酸化
膜5を形成した直後の状態を示している。選択酸化法の
高集積化に対する欠点としては、まず第1にフィールド
酸化時にフィールド酸化膜J5が窒化膜3下に食い込ん
で成長する所謂パートピーク効果がある。
すなわち第1図に示すようにパートピークの長さをB(
例えば1μ7TL)とすれば、窒化膜3の最小スペーシ
ング(写真蝕刻法の技術限界で決定される)をA(例え
ば1μ7TL)と7してもフィールド最小幅CはC■夙
+B(例えば3μTrL)となつてしまい、フィールド
の幅をこれ以下にすることは不可能であり、LSIの微
細化にとつて大きな障害となつていた。第2の問題とし
て、チャンネルストッパー用にイオン注入したボロンが
フィールド酸化中に横方向にも拡散し素子形成領域(第
1図でDの部分)がp+領域となることにより、実効的
な素子領域が狭くなつてしまうことがある。この結果、
トランジスタ電流が減少したり、しきい値電圧が上つて
しまうなどのナロウチヤンネル効果が生じる。これらは
素子の微細化とともに次第に問題となりつつある。さら
に、p+領域が横方向に広がることにより素子領域のn
+層と基板間の浮遊キャパシタンスも素子が小さくなる
に従い無視できなくなつている。この発明は上記実情に
鑑みてなされたもので、その目的は、従来の素子分離技
術の問題点を解消し、LSIの高集積化及び高性能化を
可能とする半導体装置及びその製造方法を提供すること
にある。以下、図面を参照してこの発明の一実施例をn
チャンネルMOSLSIの製造工程に適用した場合に1
ついて説明する。
(1)まず、シリコン基板(p型、方位:(100))
1−1に例えば窒化膜(Si3N4膜)の耐酸化性膜1
2を膜厚が1000Aとなるように堆積する。
そして、この耐酸化性膜12上にCVD2(Chemi
calVapOurDepOsitiOn)法により、
膜厚5000Aの絶縁膜13(例えばSlO2膜)を堆
積する。
さらに、この絶縁膜13上にマスキング材料例えばレジ
スト膜14を堆積する。しかる後写真蝕刻法等を用いレ
ジスト膜14をマス5クとして、素子分離領域の耐酸化
性膜12をエッチング除去する。このとき、耐酸化性膜
12及び絶縁膜13にサイドエッチング(例えばサイド
エッチング量E=1000A)が生じ、レジスト膜14
の下にオーバーハングが生ずるように3する(第2図a
)。なお、サイドエッチングを行う方法として、耐酸化
性膜12及び絶縁膜13を下方にエッチングすると同時
に側面部をエッチングするようなエッチング方法を用い
てもよく、始めにサイドエッチングがない方法で工4ツ
チングを行い後で側面部のみエッチングする方法を用い
てもよい。(Ii)次に、例えばAI(アルミニウム)
などの保護膜15を例えば蒸着などにより堆積する(第
2図b)。
このとき、保護膜15は横方向への回り込みが少なく耐
酸化性膜12及び絶縁膜13の側面部には殆んど堆積し
ないように蒸着する。(Iii)次に、レジスト膜14
を剥離する。
これによりレジスト膜14上の保護膜15も剥離され、
基板11上の保護膜15のみ残る。また、このときの耐
酸化性膜12及び絶縁膜13からなるパターンと保護膜
15からなるパターンとの間には、工程(1)で生じた
サイドエッチング分に対応した幅1000Aの隙間16
が生ずる(第2図c)。(Iv)次に、例えばイオン注
入などを用いて基板11中に耐酸化性物質を形成するよ
うな不純物、例えば窒素を注入し、耐酸化性障壁膜17
を形成する(第2図d)。
この耐酸化性障壁膜17の深さは例えば5000Aとす
る。:v)次に、保護膜15を剥離した後、フィールド
領域にフィールド反転防止用の不純物例えばボロンをド
ーピングし、フィールド反転防止領域(p+領域)18
を形成する(第2図e)。
なお、基板濃度等の条件によつては、上記不純物のドー
ピングは必ずしも必要ではなく省略してもよい。Vi)
次に、絶縁膜13を剥離する(第2図f)。
(至)次に、耐酸化性膜12及び耐酸化性領域17をマ
スクにしてフィールド酸化を行い、膜厚8000Aのフ
ィールド酸化膜19を形成する。このとき、フィールド
境界領域には耐酸化性障壁膜17があるため、フィール
ド酸化膜19は横方向には成長せず、所謂バードビーク
は発生しない。また、耐酸化性障壁膜17に阻まれてフ
ィールド反転防止領域18も横方向へは拡散しない(第
2図g)。嚇 最後に、耐酸化性膜12を剥離した後、
ゲート酸化膜20、ゲート電極21を設け、ソース、ド
レインとなるN+層22を形成した後、層間絶縁膜23
を堆積し、コンタクトホール24を開け、例えばNの配
線25を形成し、LSIの主要な工程を終える(第2図
h)。
以上のような工程を用いることにより、従来発!tてい
たバードピークの発生を防止できると共ユ、フィールド
反転防止領域18の横方向への拡女も防止できる。
従つて、フィールドの微細化すなわちLSIの高集積化
及び高性能化に大いに貢献できるものである。次に、こ
の発明の他の実施例について説明する。
(1)第2図に示した実施例の工程(Ili)に引き続
き、(■)耐酸化性膜12、絶縁膜13及び保護膜15
をマスクとして、隙間16部分の基板11をエッチング
し、例えば深さ5000Aの溝26を形成する(第3図
a)。
このとき、エッチングの方法としてRIE(リアクティ
ブ・イオ1ン・エッチング)などを用いれば、溝26は
サイドエッチングされることなく、ほぼ垂直な側面を有
するようにすることができる。このようにすれば、溝2
6の幅は隙間16の幅(1000A)と同じになる。
1(v)次に、例えば窒化膜の耐酸
化性膜27を全面に堆積する。このとき、溝26の内壁
面にもよく堆積するようにすれば、耐酸化性膜27が溝
26の幅の2分の1以上(例えば1000A/2=50
0A以上として800A)堆積する2と、溝26を完全
に耐酸化性膜27で塞ぐことができる(第3図b)。(
Vi)次に、耐酸化性膜27を全面エッチングして溝2
6部のみ耐酸化性膜27を残す。
このとき、耐酸化性膜27をオーバーエッチングしての
耐酸化性膜12の上面と同じ高さになるようにしてもよ
い(第3図c)。(Vii)以下、第2図に示した実施
例の工程(V)以下と同様にしてフィールド酸化膜を形
成し、?lを完成する。
(2)第3図に示した実施例において、耐酸化性膜27
の代りに低溶融性絶縁膜、例えばボロンリン硅化ガラス
(BPSG)、リン硅化ガラス(PSG)、砒素硅化ガ
ラス(AsSG)等を堆積し溶融させた後、全面エッチ
ングするようにして.もよく、または耐酸化性膜27の
上にさらに溶融する膜を堆積し、これを溶融させてから
全面エッチングしてもよい。
(3)第3図に示した実施例において、耐酸化性膜27
はSi3N4のみでなく酸化アルミナ膜(Al2O3)
でもよいし、例えば酸化アルミナ膜Al2O3と窒化膜
Si3N4のように2層以上の構成であつてもよい。
(4)第3図に示した実施例において、耐酸化性膜27
を堆積する前に、溝26部が埋まらない程度の厚さで薄
く絶縁膜(例えばSiO2)などを堆積しておいてもよ
い。
また、この堆積膜は例えば基板11を酸化して形成して
もよい。(5)第3図に示した実施例において、溝26
を形成後、この溝26部にチャンネルストッパーのため
の不純物(例えばボロン)をイオン注入してもよい。
(6)第2図に示した実施例において、工程(Iv)で
耐酸化性物質を形成するような不純物を注入した後、工
程(財)のフィールド酸化の前までに熱処理を行い、耐
酸化性物質をデンシフアイしてもよい。
(7)以上の実施例においては、フィールド酸化をする
基板11の部分はエッチングしない方式をとつたが、第
4図aに示すように基板11をエッチングしておき、第
4図bに示すようにフィールド酸化膜19を形成し、基
板11とフィールド酸化膜19が平坦となるようにして
もよい。
この基板11のエッチングは基板11中の耐酸化性障壁
膜17あるいは耐酸化性膜27の形成の前でも後でもよ
い。(8) (1),(2)において、耐酸化性膜12
の上に絶縁膜13を形成したが、この絶縁膜13は必ず
しも必要ではない。
(9)1,2において、耐酸化性膜12の下に絶縁膜(
例えばSiO2)を薄く堆積しておいてもよい。
また、この絶縁膜は基板11を酸化して形成してもよい
。(代)以上の実施例では、基板11上の耐酸化性膜1
2と基板11に埋込む耐酸化性障壁膜17又は耐酸化性
膜27として同じ物質を使用してきたが、の耐酸化性膜
12として例えば酸化アルミナ膜Al2O3、耐酸化性
障壁膜17又は耐酸化性膜27として窒化膜Si3N4
などのようにそれぞれ異なる物質で形成してもよい。
(11)以上の実施例はnチャンネルMOSLSIの製
造工程について説明したが、pチャンネルMOSLSI
の製造工程についても適用できることは勿論である。
以上のようにこの発明によれば、LSIの高集積化及び
高性能化を図ることのできる半導体装置及びその製造方
法を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来方法によるnチャンネルMOSLSIの構
成を示す断面図、第2図a−hはこの発明の一実施例に
係るnチャンネルMOSLSIの製造工程を示す断面図
、第3図a−c及び第4図A,bはそれぞれこの発明の
他の実施例を示す図である。 11・・・・・p型シリコン基板、12・・・・・・耐
酸化性膜、13・・・・・・絶縁膜、14・・・・・ル
ジスト膜、15・・・・・保護膜、16・・・・・隙間
、17・・・・・・耐酸化性障壁膜、18・・・・フィ
ールド反転防止領域、19・・・・フィールド酸化膜、
20・・・・・・ゲート酸化膜、21・・・・・・ゲー
ト電極、22・・・・・・N+層、23・・・・・・層
間絶縁膜、24・・・・・・コンタクトホール、25・
・に配線。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 半導体基板と、前記半導体基板の主面に設けられた
    複数の島領域と、前記島領域間に埋設されたフィールド
    酸化膜と、前記フィールド酸化膜を取り囲み、かつ同フ
    ィールド酸化膜より深く形成された耐酸化性障壁膜とを
    具備したことを特徴とする半導体装置。 2 半導体基板の主面に耐酸化性膜を堆積しパターニン
    グした後、この耐酸化性膜のパターンとす隣接する部分
    の前記半導体基板の表面から内部にわたり耐酸化性障壁
    膜を形成する工程と、前記耐酸化性膜及び前記耐酸化性
    障壁膜をマスクとしてフィールド酸化を行い、前記耐酸
    化性障壁膜よりも浅いフィールド酸化膜を形成する工程
    とを具備したことを特徴とする半導体装置の製造方法。 3 前記フィールド酸化膜を形成する以前にフィールド
    酸化膜形成予定領域の前記半導体基板をエッチングして
    おき、前記半導体基板と前記フィールド酸化膜とを平坦
    にすることを特徴とする特許請求の範囲第2項記載の半
    導体装置の製造方法。4 前記耐酸化性障壁膜を形成す
    る工程は、前記耐酸化性膜のパターンを用いて、そのパ
    ターンと隣接する部分の前記半導体基板の表面から内部
    にわたり垂直な溝を形成する工程と、前記溝に耐酸化性
    物質を埋め込み、前記パターニングされた耐酸化性膜に
    連続する耐酸化性障壁膜を形成する工程とからなること
    を特徴とする特許請求の範囲第2項又は第3項記載の半
    導体装置の製造方法。
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KR960005839A (ko) * 1994-07-06 1996-02-23 김주용 반도체 소자의 필드 산화막 형성방법

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